礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律探究

吳小利

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

礦山地質(zhì)災(zāi)害又稱礦床地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害，是指在礦產(chǎn)開采過程中礦井圍巖發(fā)生嚴重變形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、水文地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化。礦山地質(zhì)災(zāi)害形成包含人為因素和自然因素，由于礦山開采活動會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞，打破原有的地質(zhì)生態(tài)平衡，就會引發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害，其中包括泥石流、滑坡、塌陷、山體崩塌、地裂縫、地面沉降等[1]。礦山地質(zhì)災(zāi)害具有分布范圍廣、危害性大、可控性較低、連續(xù)性等特點，嚴重威脅礦場工人的生命安全，如果在開采過程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，不僅會對采礦設(shè)備、設(shè)施造成破壞，影響采礦生產(chǎn)活動開展，降低開采效率，而且有可能還會造成幾十人甚至幾百人的死亡，造成嚴重經(jīng)濟損失和社會損失[2]。礦山地質(zhì)災(zāi)害方面研究已經(jīng)成為研究領(lǐng)域重點課題，礦山地質(zhì)災(zāi)害防治、預(yù)測也已經(jīng)成為礦產(chǎn)行業(yè)所面臨的難題，為此提出礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律探究，為礦山地質(zhì)災(zāi)害防治提供理論依據(jù)。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

礦山因受地形、地貌、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦體地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及巖土工程地質(zhì)性質(zhì)等多種因素影響，使該地區(qū)成為所研究區(qū)域的地質(zhì)高發(fā)區(qū)，礦山周圍常見的地質(zhì)災(zāi)害具有以下三種類型，崩塌、滑坡以及泥石流，其中泥石流相對于其他兩種地質(zhì)災(zāi)害更為常見，且危害性也比較大，以下將分別對該三種礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進行詳細分析。

1.1 泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

泥石流地質(zhì)災(zāi)害通常出現(xiàn)礦山地形崎嶇的地區(qū)，由于受到氣候和環(huán)境的影響，以及風(fēng)、沙和雨的長期侵蝕，地質(zhì)表面面臨滑坡與泥石流等災(zāi)害。在土壤相對疏松，降雨相對集中的地區(qū)，土壤長時間被雨水浸透，這更有可能引起泥石流[3]。泥石流具有流量大、流速快等特點，其形成發(fā)育是暴雨或者洪水將礦山斜坡區(qū)域比較松軟的土質(zhì)山體稀釋后形成的洪流，含有水分的山體在自身重力的作用下發(fā)生向下滾動，泥石流地質(zhì)災(zāi)害具有較大破壞性，是礦山最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。

1.2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

崩塌地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)育主要受到巖體內(nèi)部應(yīng)力影響，由于受到外界因素作用，是礦山巖體自身節(jié)理裂隙發(fā)育和巖體內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生改變，最終導(dǎo)致礦山巖土體沿著節(jié)理裂隙等軟弱面與母體產(chǎn)生分離，從而形成礦山崩塌地質(zhì)災(zāi)害。崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育過程中會出現(xiàn)以下征兆：礦山巖土體局部出現(xiàn)明顯的裂縫；崩塌前會有部分小塊巖土體脫落，小崩小塌經(jīng)常發(fā)生；礦山坡面會出現(xiàn)新的破裂變形；礦山巖土體經(jīng)常會發(fā)出撕裂摩擦聲音。根據(jù)以上特征可以判斷出礦山崩塌地質(zhì)災(zāi)害即將發(fā)生。

1.3 滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

礦山地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡發(fā)育形成原因極其復(fù)雜，發(fā)生滑坡是地質(zhì)災(zāi)害，其主要原因是地殼結(jié)構(gòu)的位移，人類的過度開采以及大量地下水資源的浪費，在礦山的某些地區(qū)造成了地質(zhì)滑坡和裂縫。由于它的形成，它可以分為兩種類型：天然滑坡和技術(shù)滑坡；根據(jù)地質(zhì)條件，可以區(qū)分巖溶滑坡和陸地滑坡。巖溶滑坡在其中十分常見，在正常條件下，這主要是沙質(zhì)土壤，底部的連通性不足，主要集中在地下水，主流管道和流域的主要流量區(qū)域。當滑坡發(fā)生在地面上時，會直接對房屋造成嚴重的沖擊等。綜合以上分析，礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征為發(fā)育過程緩慢、危害大等特征，主要形成原因可以總結(jié)概括為巖土體內(nèi)部應(yīng)力和構(gòu)造發(fā)生改變，在加上人為活動因素的影響，導(dǎo)致礦山地質(zhì)災(zāi)害非常容易發(fā)生。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律

2.1 時間分布規(guī)律

礦山地質(zhì)災(zāi)害在時間上和空間上呈現(xiàn)出一定規(guī)律，并且不同類型地質(zhì)災(zāi)害分布特征也是不同的，其中礦山地質(zhì)災(zāi)害時間分布規(guī)律：通常情況下在更新世與全新世，礦山內(nèi)河流的構(gòu)造侵蝕、下切侵蝕作用作為強烈，在該時段會造成嚴重的水流流失，導(dǎo)致礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，因此礦山內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在更新世與全新世時期；據(jù)統(tǒng)計報告顯示，礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生主要是受到人類工程活動影響所導(dǎo)致，尤其是在礦山內(nèi)道路修建、礦山開采等時間段，最容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。除了以上分布規(guī)律，礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與自然降雨緊密相關(guān)，降雨會對礦山地質(zhì)造成一定的侵蝕和沖擊作用，在該作用影響下容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，所以礦山地質(zhì)災(zāi)害時間分布與雨季有關(guān)，根據(jù)我國降雨分布特征，每年5～9月為礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)期，其次是9～12月地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比較少，而1～5月降雨量比較少，所以地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)生，下圖為礦山地質(zhì)災(zāi)害時間分布圖。

圖1 礦山地質(zhì)災(zāi)害時間分布圖

綜上所述，礦山地質(zhì)災(zāi)害時間上主要分布在更新世與全新世、人類工程活動時間段以及每年降雨集中期。

2.2 空間分布規(guī)律

礦山地質(zhì)災(zāi)害空間分布規(guī)律：礦山主要構(gòu)造交接部位礦山地質(zhì)災(zāi)害分布集中，這主要是因為礦山內(nèi)較為大型的褶皺和斷裂構(gòu)造作用在礦床上，當對礦產(chǎn)資源開采，礦床內(nèi)部礦體被逐漸掏空，褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)生變形，形成地質(zhì)災(zāi)害，因此礦山構(gòu)造交接部位地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，其中主要以滑坡和崩塌地質(zhì)災(zāi)害為主；礦山地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害分布密切相關(guān)，礦山地形地貌主要包括堆積河谷地貌、侵蝕構(gòu)造高山區(qū)、侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，侵蝕構(gòu)造高山區(qū)高度通常在800m～1000m之間，該區(qū)域邊坡坡度在65°～85°之間；侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)高度范圍在300m～800m之間，邊坡坡度在25°～55°之間；在而堆積河谷地貌高度在-200m～300m之間，邊坡坡度在10°～15°之間。由于侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)高度適中，邊坡坡度比較平緩，該區(qū)域也是礦山開采工程活動比較集中的區(qū)域，并且該區(qū)域由于常年受到雨水沖刷和風(fēng)力侵蝕等影響，土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較松散，地質(zhì)災(zāi)害容易發(fā)生，因此礦山侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)是礦山地質(zhì)災(zāi)害主要分布區(qū)；按照地層走向和分布，礦山斜坡結(jié)構(gòu)類型主要包括橫向斜坡、縱向斜坡以及順向斜坡，其中橫向斜坡和順向斜坡地層層狀堅硬、多數(shù)為板巖巖組，地質(zhì)性質(zhì)條件相對于縱向斜坡比較差一些，并且橫向斜坡和順向斜坡地表風(fēng)化比較嚴重，表層覆蓋一層比較厚的殘積物，導(dǎo)致礦山橫向斜坡和順向斜坡地段地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，因此礦山橫向斜坡和順向斜坡地段是礦山地質(zhì)災(zāi)害主要分布區(qū)；除此之外，礦山地質(zhì)災(zāi)害還主要分布在人類工程活動區(qū)域，因為人為因素是礦山地質(zhì)災(zāi)害形成的主要原因。綜上所示，礦山地質(zhì)災(zāi)害在空間上主要分布在礦山主要構(gòu)造交接地段、侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)、橫向斜坡和順向斜坡地段、河流兩側(cè)地段以及人類工程活動區(qū)域，以此完成了對礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律探究。

3 結(jié)束語

本文在大量的野外調(diào)查資料和相關(guān)研究理論材料的基礎(chǔ)上，對礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律做出科學(xué)研究，為礦山地質(zhì)災(zāi)害防治、預(yù)測、評估等提供理論支撐，同時也為礦區(qū)開采規(guī)劃以及開采工作面合理選址提供數(shù)據(jù)依據(jù)，更重要的是研究成果能夠為礦山防災(zāi)、減災(zāi)以及未來礦山發(fā)展規(guī)劃提供指導(dǎo)意見，并且為今后在礦山地質(zhì)再演發(fā)育特征及分布規(guī)律近一步研究奠定基礎(chǔ)。